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TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS
RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE
Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos
Expositor: Diana L. Calderón Cahuana Diapositivas: Wilfredo Gutiérrez Lazares Zenon Aguilar Bardales
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Parámetros de Resistencia al Esfuerzo Cortante
• Las características de resistencia de un suelo se evalúan a través de los parámetros de resistencia cortante. Los cuales son:
– Angulo de fricción
Es la medida a la resistencia al corte del suelo debido a la fricción.
– Cohesión
Es la medida de las fuerzas intermoleculares.
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ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE
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𝜎1 = 𝑃𝑚á𝑥/Area
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CÁLCULO DE LA RESISTENCIA AL CORTE NO DRENADA
Esfuerzos, y Círculo de Mohr
𝑆𝑢 =𝜎12= τ
Esfuerzos Aplicados
Círculos de Mohr
Círculo de Esf. Efectivos no determinados en el Ensayo de Compresión Simple
Círculo de Esf. Totales
Su es la cohesión no drenada, y es igual al máximo esfuerzo de corte.
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Ejemplo Se ejecutó una prueba de compresión no confinada en una muestra de arcilla saturada. La carga máxima que soportó la muestra fue de 127 N y el desplazamiento vertical fue de 0.80 mm. Las dimensiones de la probeta, antes del ensaye fueron 38 mm de diámetro y 76 mm de altura. Determinar la resistencia al corte no drenada y dibujar el círculo de Mohr y localizar el Su.
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Parte 1: Determinar el área de la probeta en la falla
24-4-
1
0
0
1
24-22
00
m 10 x 4.1101.01
10 x 11.3
ε1
AA
01.076
80.0
H
Δzε
m10 x 11.34
(0.038)π
4
DπA
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Parte 2: Determinar el esfuerzo principal mayor en
la falla
kPa 4.11110 x 4.11
10 x 127
A
P)(
4-
-3
z1 f
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kPa 56Su kPa; 4.111σ ;0σ 13 ff
Parte 4: Dibujar el círculo de Mohr
Círculo de Mohr para la prueba
rápida
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ENSAYO DE CORTE DIRECTO
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ENSAYO DE CORTE DIRECTO
Objetivo:
Medir la resistencia cortante de suelos granulares.
Equipo:
Se utiliza el aparato para Corte Directo (caja partida
una fija y la otra se puede mover horizontalmente con
una fuerza horizontal aplicada).
Procedimiento del Ensayo:
- Colocar el espécimen al interior de la caja
- Aplicar esfuerzo vertical
- Aplicar esfuerzo horizontal hasta la falla
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ESPECIMEN
INALTERADO
Y TALLADO
ESPECIMEN
REMOLDEADO
con los datos
obtenidos del
ensayo Proctor o
con la densidad y
humedad natural.
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PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
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Ensayo de corte Directo : ASTM D3080
Muestra de
Suelo
CARGA NORMAL: Se aplica por un mecanismo de suspensión y palanca
Tornillos separadores
CARGA CORTANTE: Se mide con un anillo de carga o celda de carga
Placas acanaladas para ayudar a una mejor distribución del esfuerzo cortante (perforadas en las pruebas drenadas)
CAJA DE CORTE DIRECTO
Piedras porosas (en pruebas drenadas)
CAJA CORTANTE: Se aplica con un gato de tornillo
Tornillos que mantienen unidas las dos mitades de la caja de corte que se sacan al momento correr el ensayo.
A
N
A
F t
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(a)
N
R
T
T
(a) Diagrama esquemático del equipo usado en el ensayo. (b) Gráfica para obtener el ángulo de fricción,
S1
S2
S3
Esfuerzo Cortante
Esfuerzo Normal
S = c + tan
1 2 3
ENSAYO DE CORTE DIRECTO EN SUELO ARENOSO
(b)
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Envolvente de falla para una arena
seca ensayada en corte directo
t
t
C
Envolvente de falla para una arcilla
dura ensayada en corte directo
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Muestra de Suelo
Piston de carga
Detalles del Ensayo y la Caja de Corte Directo
P
Juego de tornillos para fijar en posición la cabeza de carga
Deformimetro para medir el desplazamiento lateral
Espacio ligeramente mayor que el tamaño de la máxima partícula en la muestra
Bordes estriados para retener la muestra
Juego de tornillos para separar las partes de la caja de corte. Retrocederlos después de ajustar los tornillos contra el pistón o bloque de carga
Pasadores de alineación asegurarse de removerlos antes de aplicar la carga horizontal
Deformimetro para medir desplazamientos verticales y observar la consolidación en ensayos “consolidados”
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0.5kg/cm2 1.0kg/cm2 1.5kg/cm2
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= +
2° ETAPA 1° ETAPA
3
1
3
3 d 1
1 3+d
d13
ENSAYO TRIAXIAL
Objetivo:
Medir la resistencia cortante de diferentes tipos de suelos en
diferentes condiciones de carga y drenaje.
11
33
d3
3 3
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- Ensayo No Consolidado - No Drenado (UU)
• Construcción rápida en arcillas blandas
• Análisis al final de la construcción de presas de tierra
Tipos de Ensayos Triaxiales
- Ensayo Consolidado - Drenado (CD)
• Construcción en arenas.
• Construcción lenta en arcillas.
• Análisis en el estado de infiltración constante de presas de tierra.
- Ensayo Consolidado - No Drenado (CU)
• Construcción rápida sobre arcillas sobreconsolidadas.
• Análisis de desembalse rápido de presas de tierra.
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Esfuerzo Normal
Cámara de Lucita
Cámara con fluido (agua)
Roca Porosa
Válvula
Roca Porosa
Membrana Elástica
Placa Base
Para drenaje y/o Mecanismo para la presión de Poros de agua
Diagrama Esquemático del Equipo de Ensayo Triaxial
(a)
Esfuerzo Efectivo
Ensayo Consolidado-Drenado (CD) (b)
c 1
3 1 3
Pistón
Espécimen de Suelo
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3 3 1 1
ccu Esfuerzo Normal
Esfuerzo Cortante
Envolvente de Falla Esfuerzo Total
cu
3 3 1
c
Esfuerzo Cortante
Envolvente de Falla Esfuerzo Efectivo
Ensayo Consolidado- No Drenado (CU) (c)
S=CCU
Ensayo No Consolidado- No Drenado (UU) (d)
Esfuerzo Cortante
1
3 1 3
Envolvente de falla Esfuerzo Total (=0)
Esfuerzo Normal
Esfuerzo Normal
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a
q
Q = a + b tg
P
Sen = tg
a
cos c =
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